医薬品製造環境の微粒子・微生物モニタリング

医薬品製造環境の微粒子・微生物モニタリング
SEIICHI KOSHIYA Engineering Division, ease Limited
株式会社 イーズ
エンジニアリング本部
越 谷 清 一
1．はじめに
医薬品業界は今まさにグローバル時代の真っ只中にいるといえる。ICH（International
Conference on Harmonaization of Technical Requirements for Registration of
Pharmaceuticals for Human Use；日米欧医薬品規制調和国際会議）の取組みが代表的な動
きであり、この三極の合意を受けて、わが国でも 2001 年 11 月厚生労働省医薬安全局から
『原薬 GMP ガイドライン』が通知された。そしてわが国の薬事法も大きく改正され新しい時
代に入ろうとしている。「製造を支援するシステム」の一つとしてわが国の「バリデーショ
ン基準」（平成 7 年 薬発 158 号、平成 12 年一部改正）にうたわれた空調処理システムをは
じめ構造設備に関わる GMP ハードに対しても「原薬 GMP ガイドライン」以降、プロセスバ
リデーションの前提条件の「適格性評価(Qualification)」と「契約などに基づく品質保証」と
の位置付けが明確に示され、世界的な品質規制のハーモナイゼーションが計られはじめた。
世界的に統一されていなかったクリーンルームの清浄度の規格も ISO 14644-1 として世界
標準化され、ともすれば混乱のもとであった無菌製剤製造の環境基準もハーモナイズされは
じめた。本稿では、ISO をはじめ、EU‐GMP, USP26, JP14 など、つぎつぎに見直され、改
正されているこれらの基準やガイドラインを紹介し、微粒子／微生物のモニタリング方法と
評価の概要と今後の課題などについて述べる。
2．クリーンルームの清浄度規格と無菌製剤製造環境評価
クリーンルームの清浄度規格としては、FDA のガイドラインなどでも古くから親しんでき
た米国の Fed Std‐209D,E が ft3 の単位から SI 単位として改正され、1999 年 ISO14644‐
1 が制定された後、廃止された。（未だにクラス 100,クラス 100,000 という呼称は概念的に
判り易く、一般呼称という注記をつけ、使用している場合もある。）
ISO 14644‐1 はあくまでもクリーンルームの清浄度を定義する規格であって、医薬品の製
造環境に限らない。半導体など工業用クリーンルームに対しても同様で、対象となる微粒子
径は 0.1μm から規定されており、クラス 1 は 0.1μm 以上粒子の上限濃度が 10 個／m3
と定義されている。医薬品製造環境としては 0.5μm 以上を対象としているので、一般呼称
クラス 100 に該当するのは ISO クラス 5 で上限濃度は 3,520 個／m3 にあたる。
無菌の医薬品、医療用具など無菌操作技術に対しては ISO 13408‐1 の「ヘルスケア製品
の無菌製造法」という規格があるが、微生物に対する環境基準の記載はなく現状の基準であ
る、EU‐GMP, USP24, JP14 などを適用することになる。
一般的に、5μm 程度の大きさの浮遊微粒子と浮遊細菌とには比較的有意な比例関係が認め
られているが、0.5μm 程度の浮遊微粒子と浮遊細菌および真菌とには有意な関係は知られて
いない。微生物に関しては、清掃、殺菌、ガウニングなどソフト上の影響も大きく、空調処
理システムの設計に影響するのは微粒子径と上限濃度である。微生物は単独では存在せず、
浮遊微粒子に付着して存在しているとして、浮遊微粒子を減少させることによって結果とし
て浮遊微生物が減少するという想定に基づいている。
表‐1 に ISO 14644‐1 および無菌製造を要する医薬品の製造環境規定として、ISO 13408
‐1、FDA の無菌製剤 製造ガイドライン、EU‐GMP AnnexⅠの微粒子、微生物の基準。
表‐2 に薬局方として USP24〈1116〉および JP14 の環境微粒子、微生物の基準を示す。
表‐1
表‐2
環境微粒子・微生物の評価基準（1）
環境微粒子・微生物の評価基準（2）
3．環境微粒子のモニタリング
通常、医薬品製造環境の微粒子測定で使用するのは光散乱式粒子計数器（パーティクルカ
ウンター）である。原理は微粒子が光線中を通過する際、散乱する光の強さが微粒子径とあ
る一定の関係があることを利用している。照射光としてレーザー光を用いるものと、ハロゲ
ンランプのような白色光を用いるものがある。レーザー光を用いる装置は検出可能な最小径
が 0.1μm、白色光の場合は 0.3μm である。医薬品製造環境の対象微粒子は 0.5μm であり、
空気の吸引量も大きいため白光色パーティクルカウンターが多く使われる。
パーティクルカウンターは空気吸引ポンプ、照射光、光電子増倍管、増幅器、レンズ、応答
パルス波高値で微粒子径を選別する波高分析器などで構成される。
現在一般的に使用されているものは
空気吸引量が 28.3 l／min のものと、
空気吸引量が 2.83 l／min のハンディ
タイプのものがある。外観を図‐1 に
示す。
ここで、表‐1 に示した EU‐GMP
Annex Ⅰの注記 8 では、グレード A,B
できれば C もサンプリング空気量は 1m3
とすべきとある。最近では 200 l／min
（ハンディタイプ）
吸引できる機器もあるが現状の汎用機器
では 30 分以上吸引する必要があることから、
図‐1 パーティクルカウンター外観
ISO 規格との違い、科学的根拠など今後議論
を呼ぶ問題と思われる。（ISO ではグレード B に相当するクラス 7 において最小サンプリン
グ量は 20／2,930×1,000 ≒ 7 （リッター）で、余りにも値が離れすぎている。）表‐3 に
ISO 14644‐1 の浮遊微粒子によるクリーンルームの清浄度評価法を示す。（ISO および JIS
においても逐次検定法があるが対象がクラス 4 以上のためここでは略す。）
表‐3
ISO 14644‐1 の浮遊微粒子清浄度評価法（抜粋）
〔参考〕清浄度を GMP のバリデーション（あるいは適格性評価）の対象として評価する場合
と、「契約などのに基づく保証」として通常行われている試運転調整などの範囲で評価する
場合について一つの例を示す。（分かりやすくするため、簡略化している）
・クリーンルームⅠ 床面積：16m2
・清浄度測定点 4 ヶ所（1 ヶ所 3 回測定）
・要求清浄度： ISO クラス 5
0.5μm のみ対象）の場合。
・測定結果；右、参考表に示す。
・ISO の評価法では、
平均粒子濃度の平均値
測定点
①
②
③
④
=
（1000+3400+1500＋3000）
X
各測定点の
／4＝2,225
平均粒子濃度
1,000
3.400
1,500
3,000
0.5μm 以上
標準偏差；s=(((1,000－2225)2＋
（個／m3）
(3,400 － 2,225)2 ＋ (1,500 －
2,225)2＋(3,000－2,225)2)/3)＾0.5
参考表 各測定点の平均粒子濃度（例題用）
＝1,156
標準誤差；s／ N
=1,156／2 = 578
95％UCL による微粒子濃度= 2,225＋2.4×578 = 3,612 （個／m3）となる。
ISO クラス 5 は 0.5μm 以上の粒子上限濃度は 3,520 個／m3 であるから、この例における
クリーンルームⅠは ISO クラス 5 とは評価できない。
一方、同室が非無菌製剤製造室であり微粒子清浄度は医薬品の製品品質に対し、直接影響を
及ぼすことはなく、バリデーション （あるいは適格性評価）の対象とはならない場合、ユー
ザーとクリーンルーム提供ハードメーカーが微粒子評価は測定点の平均値で評価すると決め
た場合、同例では 2,225 個／m3 であるから、クラス 5 を満足している。と言ってもよいこ
とになる。
統計学など科学的根拠に基づくか否かでこれだけの違いがある。
4．環境微生物のモニタリング
環境浮遊微生物のサンプリング手法には、落下菌測定法、衝突法、インピンジャー法、メ
ンブレンフィルター法がある。
表－4 にそれぞれの手法の概要を一覧表で示す。
表－4 環境浮遊微生物のサンプリング手法一覧表
また、施設の壁面、床、設備、機器、用具、作業衣などの表面に付着している微生物を測
定する方法で、一般的もちいられているのは、コンタクトプレート法および拭取り法である。
それぞれの特徴を表－5 に示す。
表－5
表面付着微生物のサンプリング手法
いずれのサンプリング法も、サンプリング時に微生物を汚染させたり、殺菌消毒剤などの
混入が起きると、母集団の特性値を過大または過小評価することになるので注意が必要であ
る。浮遊細菌の総細菌数測定として、わが国は 37℃・48 時間が標準的であったが、欧米の基
準なども考慮して最近では 32℃・48 時間培養が適用されている。
真菌には 25℃･5 日間培養が適用されている。
5．浮遊細菌の迅速測定法
現在、広く行われているコロニー計測法はコロニー形成のための培養に 2 日間を要し迅速
性に欠けるため、いろいろな浮遊細菌の迅速測定法が研究されている。なかでも ATP‐バイ
オルミネッセンス法（ATP 法）はキット化され、その簡便性やコロニー計測法との相関性か
ら、実用の域に達しており今後の迅速測定法として期待されている。
ATP 法は、ATP（adenosine triphosphate.アデノシン 3 リン酸）に酵素ルシフェラーゼを加
えると発光する原理を応用した方法である。ATP は生物の共通エネルギー物質であり、細菌
1 菌体当りの ATP 量はほぼ同じである。また発光量は ATP 量に比例することから、発光量か
ら細菌数を推定できる。
6．おわりに
紙面の関係もあり十分には触れられないが、本稿で紹介したのはあくまでもクリーンルー
ムの評価の国際標準と無菌製剤が対象のガイドライン、基準などが中心である。非無菌の内
服固形製剤などは浮遊微粒子、微生物の規制値はない。過去においても経験していることだ
が、具体的な数値が示された基準や規格があると、安易にその数値に準拠して過剰な設備を
生んだり、不要な書類を生んだりケースがあるので気を付けたい。GMP や ISO の精神を十
分理解することによってより合理的でハーモナイズされた品質システムを構築していく必要
がある。
以上
◆参考文献
・ISO 14644‐1（1999）：Cleanrooms and associated controlled environments－
Part 1：Classification of air cleanliness
・ISO 13408‐2 (1998) ：Aseptic processing of health care products－
Part 1：General requirements
・European Commission EU guide to good Manufacturing Practice revision to Annex 1
2003
・USP24 〈1116〉Microbiological Evaluation
・日局 14 無菌医薬品製造区域の微生物評価試験法
・クリーンルーム環境の施工と維持管理：社団法人 日本空気清浄協会 編 オーム社（2000）
・ISO 規格に準拠した無菌医薬品の製造管理と品質保証：日本規格協会
佐々木 次雄／川村 邦夫／水田 泰一 監修（2000）
表－1
種別
環境微粒子・微生物の評価基準（1）
清浄度規格（クラス）
無菌操作ガイドライン
：クリーンルームの清浄度を定義する規格
：無菌製造を要する医薬品の製造環境規定
AnnexⅠ(2003)
EU GMP
(1987)※3
名称
(1999)
Fed Std-209E 無菌的製造法
無菌製剤製造ｶﾞｲﾄﾞﾗｲﾝ
作 業 時
非作業時
作 業 時
（01.11.29廃止）
(1998)
※8
※8
浮遊微粒子
付着菌
対象
浮遊微粒子
微粒子
浮遊菌
浮遊菌 落下菌
浮遊微粒子※1
浮遊微粒子
浮遊微粒子
3
3
3
3
3
3
CFU/φ
※7
―
ＳＩ単位
個/m
個/m
個/m
個/ｆｔ
個/ｆｔ
個/m
CFU/
計測
CFU / φ90mm
CFU/
55mm
3
3
CFU/4hr
単位 クラス ≧0.5μm ≧5μm ≧0.5μm ≧0.5μm
5本指
10ft
≧0.5μm
≧0.5μm
≧0.5μm ≧5μm ≧0.5μm ≧5μm
m
ﾌﾟﾚｰﾄ
ｸﾗｽ、
1
ISO 14644-1
ｸﾞﾚｰﾄﾞ
2
3
4
5
6
7
8
9
4
35
352
3,520
35,200
352,000
3,520,000
35,200,000
USA
29
293
2,930
29,300
293,000
※1：ISO規格には他に0.1, 0.2,
0.3, 1.0μmの各粒子径以上の上
限値あり。
備 考 JIS B9920も2002年改正され、
ISO 14644‐1と同じ内容になって
いる。
1
10
100
1,000
10,000
100,000
ISO 13408-1
M1.5
M2.5
M3.5
M4.5
M5.5
M6.5
FDA
ｸﾞﾚｰﾄﾞ
重要操作区域
※2
※4
100
その他操作区域
(非無菌支援区域） 100,000※5
※2：ISOには浮遊微
生物数の記載はな
いが、各区域の微
粒子清浄度は作業
時のEU-GMPの
A,B,Cに該当する。
<1
25
※3:
FDA,CDER(2003)DRAFT
では微粒子,微生物とも
EU-GMPとほぼ同じ値が
示されている。※4：重要
区域
※
5：管理区域
A
※6
,B
C
D
ｸﾞﾚｰﾄﾞ
<1
2,000
20,000
A※6
B
C
<1
2,000
20,000
<1
10
100
200
<1
5
50
100
<1
<1
5
25
50
5
－
－
※6：層流規定あり（作業位置で0.36～0.54m/sec（ｶﾞｲﾀﾞﾝｽ値）（解放系ｸﾘｰﾝﾙｰﾑ）
閉鎖系のｱｲｿﾚｰﾀやｸﾞﾛｰﾌﾞボックスでは一方向流(unidirectional air flow)や低速のｴｱ
ﾌﾛｰが使用される。
※7：CFUはcolony forminngu unit の意味で（微生物の集落数）をあらわす。
※8：少なくてもｸﾞﾚｰﾄﾞA,BできればCもｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ空気量は1m3以上とすべきである。
表－2 環境微粒子・微生物の評価基準（2)
種別
名称
対象
清浄度規格
ISO 14644-1
(1999)
浮遊微粒子
―
個/m3
計測
単位
ｸﾗｽ※1
ｸﾗｽ、
5
3,520
ｸﾞﾚｰﾄﾞ
6
35,200
7
備考
≧0.5μm
局法 ：医薬品製造法
USP24<1116>
作 業 時
微粒子 浮遊菌 付着菌※2 （手袋）※4
SI単位
CFU/
m3
≧0.5μm
M3.5
<3
352,000
M5.5
<20
8
3,520,000
M6.5
<100
9
35,200,000
JP14
（2002）
作 業 時
非作業時
（着衣） 微粒子 微粒子 浮遊菌 付着菌※6 （手袋）※7
3
※3
5
（10：床）
個/m3
個/m3
CFU/
≧0.5μm ≧0.5μm m3
CFU/
24～30cm2
ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞの
参考頻度
CFU/
24～30cm2
3
5
※5
A ,B
A※5
<1
<1
<1
作業ｼﾌﾄ毎
10
20
C
B
10
5
5
作業ｼﾌﾄ毎
D
C
100
25
－
（Ｄ）
200
50
－
製品・容器と接触
する区域：週 2 回
接触しない区域：
週 1回
※1：ISOｸﾗｽは1～4を ※2：付着菌は内装、機器、設備表面でｺﾝﾀｸﾄﾌﾟﾚｰﾄ
省略している。
（24～30cm2）に現れる生菌数。
拭き取り法の場合は（面積24～30cm2）当りの表面積
の換算値
※3：床も含む ※4：手袋は5指をﾌﾟﾚｰﾄに押捺
※5：Aは層流規定
※6：付着菌は拭き取り法による
※７：手袋は5指をﾌﾟﾚｰﾄに押捺
表－3 ISO14644-1の浮遊微粒子清浄度評価法（抜粋）
最小測定点数
最小サンプリン
グ空気量
N=
N：最小測定点数
A：クリーンルームの面積
A
V=20/Cn,m ×1,000
V：1回の最小サンプリング空気量（リッター）
Cn,m：該当クラスの大きい粒径における上限個数（m3あたり）
各測定点の
平均粒子濃度
の平均値
X
C1  C 2    C i    C n
n
C ：各測定点の平均粒子濃度
全測定点の
平均粒子濃度
の標準偏差 s
s
95%UCLによ
る
微粒子濃度
X
95%UCL
t の値
C  X)  (C  X)  (C  X) 
2
2
1
2
i
n
n 1
u
 X  t×
s
n
t： 95%UCLのスチューデント数
測定点数
2
3
4
5～6
7～9
t の値
6.3
2.9
2.4
2.1
1.9
95%UCL濃度が式（1）を満足し、かつ各測定点における平均粒子濃度が式
（2）を満足する場合そのクリーンルームは、その清浄度クラスであると評価す
る。
≦クラスの上限濃度・・・（1）
Xu
Cu ≦クラスの上限濃度・・・（2）
表－4 環境浮遊微生物のサンプリング手法一覧表
環境浮遊微生物のサンプリング法
衝 突 法
落下菌測定法
スリット
サンプラー法
・回転する寒天平板
培地に、一定サイズ
のスリットを通して一
定流量の空気を吹
き付けて捕集
アンダーセン
サンプラー法
・多孔板と寒天平
板培地を6段に組
み合わせ。培地に
多孔板を通し一定
流量の空気を吹き
付けて捕集
ピンホール
サンプラー法
・空中浮遊微生物を一
・スリットサンプラー
定の面積（直径9cmの
のスリット部分がピ
標準シャーレ））の寒天
ンホールになった装
概要
平板培地上に自然落
置。回転する寒天平
下させて捕集
板培地に5個のピン
ホールを通して捕
集
・清浄度（高）30分以 ・空気量28.3 l/min
･空気量26.5 l/min
・回転速度切り替え
・平板場うち回転台
サンプリン 上。
グ
空 ・清浄度（低）5 or 10分 最長1時間／1平板 ・空気量28.3 l/min 1回転／2min
培地
気量・時間 程度
同左
同左
培 地
標準寒天培地。
特 徴
・簡便
・精度はよくない
備 考
・気流の速いところは、 ・スリットと平板培地 ・吸引部が多孔板
長時間暴露で培地の 表面の間隔 2mmの 一つのタイプもあ
乾燥による性能低下 とき捕集効率最大 る。
に注意
・コロニーの重なり
を避けるため微細
孔のふるい方式も
あり。
同左
インピンジャー
メンブレン
遠心型
法
フィルター法
サンプラー法
・回転羽根を回転 ・空気を無菌の ・空気を滅菌済
し、一定流量、中央 捕集液体に吸引 みのメンブレン
部から吸引した空気 して捕集。この フィルターでろ過
を円形の周囲部に 液の生菌数を測 し捕集、フィル
ターを培地上で
固定した寒天培地 定。
培養し生菌数を
のストリップに吹き
測定する。
付けて捕集
・空気量； 40 l/min ･空気量；10～15 ･吸引力、フィル
（最大 320 l）
l/min
ターサイズ、吸
・時間；30秒から8分 ・時間；適宜設 引時間を適宜設
まで5段階で設定
定
定
専用培地
液体培地
専用ｱﾝﾌﾟﾙ入り
液体培地
・浮遊微生物の捕集 ･空気中の浮遊微 ・浮遊微生物の捕集 ・小型軽量、持ち運 ・圧縮空気など
を時系列的に推移 生物の粒子分布の を時系列的に推移 び容易
の試験に適す ・簡便
を把握可能
測定に適する
を把握可能
・バッテリー使用
る。
・ピンホール直径
5mm×5個
・直径9cm標準
シャーレ使用
・吸引量が50l/min
又は100 l/minで最
大サンプリング空気
量が1,000 l 及び
1,999 lの機器が市
販されている。
・容器にインピン
ジャー（ガラス
製）を用いる。
･捕集液に滅菌
生理食塩水又
は液状培地を使
用。
・フィルターには
ゼラチンフィル
ターなどウエット
タイプもあり。
表－5 表面付着微生物のサンプリング手法
表面付着微生物のサンプリング法
名称
概要
方法
特徴
備考
コンタクト
プレート法
（スタンプ法）
・測定場所にコンタ
クトプレート全体を
均等に接触、適切
な培地で培養し生
菌数を測定。
拭取り法
（スワブ法）
・無菌のガーゼ、脱
脂綿、綿棒などを生
理食塩水、各種緩衝
液に浸し、サンプリ
ング面を拭取り採
取。
・コンタクトプレート ・対象表面をゆっくり
回転又は平行線状
（表面積20cm2以
上）を対象表面に に拭取る
25g/cm2程度の圧
力で10秒間接触
・簡便
・清浄度の高い環
境対象
・正確で精度の高い
測定結果が得られ
る。
・操作が煩雑。
・一般に凹凸のない ・多様な表面に適用
平らな表面に適して 可。
いるが、最近柔軟に
対応できるタイプも
あり。